Úniky ropných látek a jejich likvidace

Ropa a ropné látky unikají do životního prostředí zejména při haváriích, přičemž k haváriím dochází jak při výrobě a zpracování těchto produktů, tak i při jejich přepravě, skladování a použití. Mezi ropné látky patří kromě samotné ropy také produkty zpracování ropy, jako jsou benziny, petrolej, motorová nafta a minerální oleje. Ropné uhlovodíky kontaminují při úniku zejména zeminu, povrchové a podzemní vody.

Odstraňováni následků havárie, spojených s únikem cizorodých látek do životních prostředí, je obvykle proces velmi složitý, technicky, časově a finančně náročný. Problematika úniku kontaminantů do vnějšího prostředí a odstraněni jejich následků představuje multikriteriální disciplínu, přičemž hlavními faktory ovlivňujícími efektivitu zásahu jsou:

  • rychlost a efektivita primárních (přímých) opatření pro eliminaci škod na životním prostředí

  • vhodnost zvoleného sanačního zásahu a zhodnocení rizik (závažnost dopadu na jednotlivé složky životního prostředí, bezpečnost zaměstnanců odstraňujících havárii, apod.)

  • technická připravenost a odbornost zasahujících složek

  • dosažitelnost vhodných zařízení a technologií ke zneškodnění znečištění


Dopady na životní prostředí lze podstatnou měrou omezit rychlým a odborným zásahem, pokud jsou navržená a realizovaná opatření správná. Váhavý postup a nerozhodnost spojená s nevhodným postupem při likvidaci následků havárie má za následek šíření kontaminace do širšího okolí, zvláště pak pokud došlo ke znečištění povrchových toků. finanční náklady na likvidaci těchto následků pak neúměrně narůstají. V extrémním případě pak může být takto vzniklá situace obtížně řešitelnou i pro nejzkušenější odborníky v daném oboru.

1) Postup likvidace havárie

Správný sled a rozsah prací musí minimalizovat rozsah a závažnost znečištění životního prostředí a je obvykle následující:

  • rychlá analýza havárie, identifikace a kvantifikace rizik, navržení krátkodobých (okamžitých) opatření k likvidaci havárie

  • rychlá eliminace zdroje znečištění (pokud je stále aktivní)

  • zajištění ochrany povrchových a podzemních vod, eliminace rychle se šířícího kontaminantu

  • po stabilizaci havárie průzkum rozsahu kontaminace, zavedení monitoringu znečištění povrchových a podzemních vod, detailní analýza kontaminantu

  • navržení dlouhodobých sanačních opatření

  • zahájení sanace podzemní vody a zeminy


a) Návrh postupu likvidace havárie a eliminace zdroje znečištění

Rizika spojená se vzniklou mimořádnou situací závisí především na typu uniklého kontaminantu a jeho reaktivitě a mobilitě, na hydrologických a hydrogeologických podmínkách lokality. Při stanovování postupu likvidace havárie musí být zvážena zejména bezpečnostní a zdravotní rizika osob zúčastněných na likvidaci havárie a rizika dopadu havárie na jednotlivé části životního prostředí.
Okamžitá opatření zamezující rozšiřování znečištění životního prostředí ropnou látkou mají obvykle zásadní význam pro úspěšnost likvidace havárie. Včasnost a rychlost opatření je při likvidaci havárie klíčový faktor. Jedním z prvních opatření je zjištění zdroje znečištění a zastavení příčiny znečištění.
Zjištění zdroje znečištění může být poměrně jednoduché v případech, kdy se do okolního prostředí ropná látka dosud uvolňuje nebo kdy existuje povrchová stopa vedoucí ke zdroji znečištění. V opačném případě jde o záležitost zcela individuální a k detekci zdroje znečištění se používají nejrůznější postupy. Pokud únik ropné látky stále probíhá (například pozvolný únik ze zásobníku nebo dopravního prostředku), je nutné co nejrychleji a k životnímu prostředí co nejšetrněji odstranit zdroj tohoto znečištění, to je ucpání netěsností, přečerpání kapaliny do náhradních nádob apod.

Původce havárie má povinnost nahlásit havárii příslušnému vodohospodářskému orgánu, tj. referátu životního prostředí příslušného okresního úřadu. Místní příslušnost je dána místem vzniku havárie nebo místem zjištění jejích znaků. Další možností pro hlášení havárie je nejbližší stanice Policie ČR nebo ohlašovna požáru. Tento způsob se uplatní zejména u havárií, pro jejichž likvidaci je nutná součinnost jednotek požární ochrany. Mimo tuto povinnost musí původce havárie rovněž odevzdat vodohospodářskému orgánu zápis o havárii a o provedených opatřeních.

b) Ochrana povrchových vod


V případě zásahu na povrchovém toku se postup voli především s ohledem na charakter znečišťující látky.
Ropné uhlovodíky se mohou vyskytovat ve vodách jako rozpuštěné nebo nerozpuštěné (volné, emulgované).
Přítomnost ropných uhlovodíků ve vodách je často patrná podle skvrn nebo olejového filmu na hladině. Tento film se začíná tvořit při koncentraci volných olejů nad 0,1 až 0,2 mg.l-1. V závislosti na tloušťce olejové vrstvy se zpomaluje přestup kyslíku z atmosféry do vody, čímž je nepříznivě ovlivněn průběh samočištění. Cca 50 1 oleje stačí pokrýt 1 km2 vodní plochy souvislou vrstvou o tloušťce cca 0,05 ?m. Jasné barevné pruhy, způsobené interferencí. se tvoří na hladině při množství cca 300 l oleje na l km2 vodní plochy při tloušťce cca 0.3 ?m. Další významnou negativní vlastností ropy a ropných látek je jejich velmi malá biodegradovatelnost. To znamená, že přirozený samočisticí proces probíhá velmi pomalu.
Hodnocení vlastností ropných látek ve vodě je značně složité, protože se obvykle jedná o směsi sloučenin s různou chemickou strukturou, a tedy i s různými chemickými, fyzikálně chemickými a biologickými vlastnostmi.
Jejich škodlivost a nebezpečí pro vodu je dána jak toxicitou, přesněji ekotoxicitou, tak především tím, že významně ovlivňují její senzorické vlastnosti chuť a zápach. Tyto vlastnosti mohou být ovlivněny již při koncentracích od 0,01 mg.l-1. V koncentracích asi 0,1 mg.l-1 může být voda již zcela senzoricky znehodnocena, což odpovídá např. l kg benzinu v l0.000 m3 vody . Prahová koncentrace pachu závisí na chemickém složení ropné látky. Zvlášť senzoricky účinné jsou isoalkany a aromatické uhlovodíky.

Ropné látky v povrchové vodě mohou být podle jejich dování rozděleny do tří kategorií: sedimentující látky, látky plovoucí na hladině a na rozpuštěné látky.

Sedimentující látky zpravidla klesají na dno, a to tím rychleji, čím je větší jejich měrná hmotnost a pomalejší rychlost proudění v tok U.Těmito rychlostmi je dána oblast, ve kterých se látky usadí. Odstranit se pak mohou vybagrováním. Vybagrování musí b).t provedeno tím rychleji, čím je vyšší riziko rozpouštěni těchto látek ve vodě nebo jejich přetransportování při vyšším průtoku vody.

Látky plovoucí na hladině vody je nutné co nejrychleji plošně ohraničit, omezit a následně odstranit. K ohraničení a omezení znečištění se nejčastěji používají různé typy překážek, konstruovaných na principu norných stěn. Jejich použitelnost a efektivita účinku závisí na rychlosti proudění vody a na vlnách. Při větší rychlosti proudění vody mohou být plovoucí látky strhávány pod nornou stěnu. Jejich účinnost je možné zvýšit zařazením několika stěn za sebou na jednom profilu. Dalším způsobem pro zvýšeni efektivity záchytu plovoucích látek je jejich převedení na formu lépe manipulovatelnou. Vzniklou spojením s jinou substancí. K tomuto účelu se používají materiály schopné sorbovat tyto látky. dříve často používané přírodní materiály, jako sláma, piliny a podobně byly nahrazeny speciálními adsorbenty, plovoucími na hladině vody. Tyto materiá1y sorbují ropné i jiné plovoucí látky, které jsou následně ve formě pevné hmoty odstraňovány z vodní hladiny shrabováním. Nejčastěji se používá expandovaný perlit, jehož povrch je opatřen vrstvou hydrofobního materiálu, známého pod názvem Vapex. Je zdravotně nezávadný a má prakticky neomezenou životnost. Jeho nevýhodou jeho částečná sedimentace po nasáknutí. Obdobným způsobem jsou vy-užívány rovněž hmoty na bázi močovinových pryskyřic apod.
Zachycené látky, včetně všech použitých sorpčních a jiných prostředků (norné stěny) musí být po použití adekvátně zneškodněny. Nejčastěji jsou tyto materiály spáleny popřípadě uloženy na adekvátně zabezpečených skládkách.
Možností je rovněž jejich regenerace. Ve všech uvedených případech musí být zvolený postup v souladu se zákonem o odpadech.

Rozpuštěné látky jsou odstranitelné z toku jen velmi obtížně. nejčastěji se používá přímé protihavarijní opatření zředění těchto látek nadlepšováním průtoků vody nebo zachycením havarijní vlny, to je vody s obsahem rozpuštěné látky, v některé z nádrží. V některých případech může být voda se znečišťujícími látkami odčerpávána do dekontaminační stanice a po snížení koncentrace kontaminantu na požadovanou úroveň vypuštěna zpět do vodního toku.

c) Sanace podzemní vody a zeminy


Sanační postupy u dekontaminace zemin lze rozlišovat podle následujícího základního technického přístupu:

1. Sanace in - situ,
2. Sanace ex - situ, které se dále dělí na provedeni:
2.1 Sanace on - site.
2.2 Sanace off - site.

Ad.1. Metoda je založena na principu, kdy k sanaci dochází přímo v místě znečištěni bez nutnosti výkopových prací. Typickým příkladem jsou biodegradačni postupy. kdy se do země vpravují bakterie a živiny a degradace znečištěni probíhá přímo v podzemí. Dalším příkladem jsou injektáže různých chemikálií, se kterými kontaminanty v podzemí reagují, nebo metody odsávání par, čerpáni znečištěných podzemních vod, solidifikace apod.

Ad.2.1 Kontaminované zeminy jsou sice odtěženy, ale jejich dekontaminace probíhá na lokalitě. Příkladem jsou rovněž metody biodegradace, kdy jsou ale kontaminované materiály degradovány na upravené zajištěné ploše, instalované přímo na lokalitě. Dalším způsobem může být termická desorpce nebo termický rozklad kontaminovaných materiálů, umístěný rovněž přímo na lokalitě. Takto dekontaminované materiály je možné po snížení koncentrace kontaminantů v nich využít ke zpětnému zásypu.

Ad.2.2 Kontaminované materiály jsou po vytěženi z prostoru havárie odvezeny z lokality buď k vyčištění, nebo na nejbližší vhodnou skládku odpadů či do spalovny.

Metody sanace podzemní vody lze rovněž dělit do následujících dvou základních kategorií:

1. Metody in-situ,
2. Metody ex-situ.

Ad.1 Ve většině případů se jedná o čerpáni podzemních vod a jejich čištěni na povrchu s využitím konvenčních metod úpravnictví vod: adsorpce na aktivním uhlí, odvětrávání (stripping) se záchytem škodlivin. chemické srážení, biologické čištěni. membránová filtrace apod.

Ad.2. Dekontaminace vody probíhá přímo v podzemí např. metody biodegradace. bioventing, air sparging apod.

V následujícím přehledu je uveden zjednodušený popis nejčastěji užívaných sanačních technologií a postupů.

- Čerpání podzemních vod

Jedná se o nejznámější a nejrozšířenější sanační postup. kdy je znečištěná podzemní voda čerpána a po vyčištění je vypouštěna do vodoteče, kanalizace apod. K čerpání jsou využívány vystrojené vrty, sanační rýhy, přirozené deprese apod. Podle typu kontaminace je odběrné místo situováno s ohledem na hladinu podzemní vody. Nejčastěji se uvedená metoda využívá:

  • Při znečištění ropnými látkami vyskytujícími se ve volné fází na hladině podzemní vody

  • U znečištění, kdy kontaminantem je dobře rozpustná látka a znečištění je v celém profilu podzemní vody

  • U znečištění, kdy kontaminantem je látka minimálně rozpustná se specifickou hmotností k vodě větší než 1

  • Znečištění je pod hladinou podzemní vody v nejnižším místě propustné vrstvy

  • Hydrobariéry - hydraulické clony

V podstatě se jedná o pasivní sanační zásah, jehož hlavním cílem je zabránění šíření kontaminace. Hydraulická deprese musí vytvořit takovou depresi ve směru šíření kontaminantů, která zabrání jejich dalšímu rozšiřování. Vedlejším účinkem metody je pozvolné čištění celého prostoru, ovšem s velmi malou rychlostí sanace.

- Promývání horninového prostředí vodou s následným odčerpáváním a čištěním podzemních vod

Jedná se o poměrně běžně používanou metodu spočívající v promývání horninového prostředí vodou. Voda je do prostředí aplikována celou řadou způsobů, např. prostým rozstřikem na terén, pomocí systému zasakovacích rýh, nebo vtláčením vody přímo do vrtu. Voda prochází horninovým prostředím a kontaminant vyplavuje, případně rozpouští. Znečištěná podzemní voda je odčerpávána pomocí vystrojených čerpacích vrtů a čištěna v dekontaminačním systému, který zpravidla tvoří gravitační odlučovače, různé filtry , popř. stripovací kolony. Vyčištěnou vodu lze vypustit do kanalizace či povrchového toku, nebo ji lze využít zpětně k promývání.

- Promývání horninového prostředí teplou vodou s příměsí detergentů

Postup je obdobný jako u předchozí varianty , pouze voda používaná k promývání je ohřátá a je doplněna o technické nebo přírodní detergenty . Tím je zajištěna vyšší účinnost vyplavování kontaminantů z horninového prostředí, a to díky změnám povrchových napětí kontamiantů a dále zvýšením jejich rozpustnosti.

- Ventování horninového prostředí

Principem metody je odsávání půdního vzduchu a jeho následné čištění ve filtrech s aktivním uhlím. Půdní vzduch je odčerpáván systémem horizontálních nebo vertikálních vrtů. Pro zvýšení účinnosti je vhodné povrch kontaminované plochy překrýt nepropustnou vrstvou (např. fólií), aby bylo dosaženo požadovaného podtlaku v horninovém prostředí.

- Bioventing

Společným znakem ventingu a bioventingu je přivádění vzduchu do nesaturované zóny a to buď vháněním, nebo naopak odsáváním. Dále se do prostoru kontaminace vnášejí živiny potřebné pro stimulaci růstu bakterií. Mikroorganismům je tak vytvořeno prostředí, které vyhovuje jejich životním podmínkám. Kolonie mikroorganismů se množí a ke stavbě svých těl využívají uhlík obsažený v kontaminantech.

- Air sparging

Jedná se o metodu založenou rovněž na stimulaci růstu mikroorganismů, tentokrát ovšem v saturované zóně. Potřebný kyslík je dodáván vháněním vzduchu do podzemní vody . Ke zvýšení efektivity zásahu je rovněž nutné dodávat potřebné živiny .

- Biodegradace in situ

K odstranění znečištění je využívána schopnost bakterií rozkládat uhlovodíky. Bakterie využívají uhlovodíky pro své metabolické procesy jako zdroj uhlíku. Rozkladem přírodních uhlovodíků dochází k degradaci v podstatě až na vodu a oxid uhličitý. Problémy nastávají v případě, kdy se nejedná o přírodní uhlovodíky, ale o Látky uměle připravené, které se v přírodě reálně nevyskytují.
Využití biodegradačních postupů je limitováno hloubkovým dosahem kontaminace, to je propustností horninového prostředí i typem kontaminantu. Pro úspěšnou činnost použitých aerobních bakterií je rovněž nutné zajistit dostatečné množství kyslíku.

- Podzemní těsnící stěny

Nejedná se o sanaci v klasickém slova smyslu, ale o budování tzv. „izolačních bariér“. Metoda patří do skupiny činností označovaných jako imobilizace znečištění. Kontaminant není v těchto případech zneškodněn, ale je mu znemožněno šíření do okolního prostředí. Tím jsou výrazně eliminovány jeho negativní vlivy na okolí.
Nejčastěji se budují vertikální stěny ukotvené až do nepropustného podloží. Prostor, ohraničený těsnící stěnou, se následně překryje nepropustnou vrstvou, která zabrání pronikání srážkových vod do kontaminovaného tělesa.

- Sanační stěny

Technologie je obdobná jako u těsnících stěn, ovšem s tím, že stěny jsou propustné pro vodu, ale nikoliv pro kontaminant. Ten je zachycován přímo ve stěně např. sorpcí.


Dále popsané metody předpokládají odtěžení kontaminované zeminy a její odvoz mimo kontaminováný prostor.

- Termická desorpce

Metoda je založena na principu odpařování těkavých látek v průběhu zahřátí kontaminovaného materiálu na potřebnou teplotu ve speciálních spalovnách. Uvolněné těkavé kontaminanty jsou následně spalovány na hořáku, nebo jsou kondenzovány pro konečnou destrukci či pro zpětné použití. K čištění výstupních plynů se v závislosti na typu technologie a charakteru odvětraných látek požívají cyklony, vakuové filtry a mokré odlučovače, nebo se jejich záchyt provádí na aktivním uhlí.

- Solidifikace

Solidifikace je postup, kdy se kontaminace nelikviduje, ale imobilizuje.
Principem je vázání kontaminantu na látku, která zamezí jeho vyplavování vodou do okolí. Požívá se např. beton nebo CaO. Promíchání obou materiálů se provádí v míchačkách. CaO vlivem vlhkosti a vzdušného CO2 přechází přes hydroxidy na uhličitany, ve kterých je kontaminant velmi pevně vázán.

- Kompostování

Obecně známá zemědělská technologie, pomocí které je možné zneškodňovat materiály kontaminované ropnými látkami organickými látkami, které jsou do kompostu v určitém poměru přidávány. V průběhu fermentace a mineralizace dojde i k rozkladu ropných látek. Tím ovšem dochází k prodlužování doby zrání kompostu. Celý proces je však možné urychlit ve speciálních boxech.

- Pračky zemin

Zemina je promývána vodou, případně s příměsi detergentů v bubnech.
Kontaminanty, uvolněné do promývací vody, jsou z vody separovány a voda je využita zpětně k promýváni. Zeminy lze rovněž promývat kyselinami, které je ovšem nutné po použiti zpětně regenerovat.

- Skládkování

V současné době nejvíce používaný způsob zneškodnění kontaminovaných zemin. Uvedený postup bývá organizačně nejjednodušší a v řadě případů i ekonomicky nejvýhodnější. V řadě případů však uvedený způsob nelze využít z důvodů limitujících faktorů (např. extrémně vysoké koncentrace kontaminantů, popřípadě nežádoucí vlastnosti, jako vysoký obsah kapalné fáze, hořlavost, schopnost oxidace, při styku s vodou či vzduchem se uvolňují jedovaté plyny atd.)

PŘÍLOHA - Metody čištění vody

Gravitační metoda

Metoda využívá rozdílné měrné hmotnosti vody a kontaminantu omezeně rozpustných ve vodě. Klasickým přikladem je systém ropná látka - voda a zařízení typu, LAPOL. Jedná se o nádrž s přepážkami umístěnými tak, aby zachycovaly fázi volně plovoucích látek na hladině. Ropné látky jsou z hladiny průběžně odebírány. V případě, že kontaminant je těžší než voda, je princip obdobný s tím, že kontaminant je odebírán ze dna nádrže. Uvedenou metodou nelze Zachytit rozpuštěné látky a emulze.

Adsorpce

Jako sorbenty jsou využívány materiály s velkým měrným (specifickým) povrchem. schopným zachycovat kontaminant. Jedná se o celou škálu materiálů, jako např. saze, rašelina, aktivní uhlí. dřevní hmota, hydrofobizované hmoty (Vapex, Perlit), upravená umělá vlákna (Fibroil), zeolity apod. V poslední době se dostávají do popředí sorbenty na bázi huminových substrátů, které lze úspěšně použít například pro zachycování těžkých kovů nebo organických škodlivin. Jejích výhodou je, že kontarninanty jsou vázány na sorbent za normálních okolností nevratně. Všechny uvedené materiály jsou často využívány jako náplně filtrů i při zásahu v případě havárií na volné vodě v kombinaci s nornými stěnami.

Deemulgační, flotační a flokulační čistírny, elektroflotace

Využívají se zejména v procesech, kde koncové znečištění je ve formě emulzí. Základním krokem celého postupu je narušení emulze. K tomu se ve většině případů používá přídavku kyselin nebo deemulgačních činidel, flokulačních čínidel apod. Dále následuje flotace (elektroflotace) a odstraněni kontaminantu z vody, například filtrací, odstředěním, sběrem apod. Konečným produktem kromě vyčištěné vody je rovněž odpad, který je nutné vhodným způsobem zneškodnit. Uvedené metody se úspěšně využívají k odstraňování kovů i organického znečištění.

Stripování

Stripovací postupy využívají těkavosti některých uhlovodíků. Principem metody je probublávání vody vzduchem a následné zachytávání škodlivin unášených proudem vzduchu na filtrech, případně vymrazování. Tento postup je velmi účinný u uhlovodíků nízkovroucích (např. chlorovaných). Účinnost metody s rostoucími teplotami varu výrazně klesá.

Chemické postupy

Mezi nejčastěji používané metody patři srážecí procesy, jako přiklad lze uvést srážení těžkých kovů alkalizací, kdy se kovy srážejí ve formě málo rozpustných hydroxidů. které jsou následně z vody odstraňovány filtrací. K uvedeným metodám lze rovněž zařadit chemisorpci.


Zdroj:
Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice, obor DP-SV
Seminární práce - autor: Jan Erben, Martin Antoš
http://envi.upce.cz/

Se souhlasem fakulty abstrakt vypracoval:
CS-Marketing spol. s r.o., distributor maziv ESSO a Mobil
http://www.csmarketing.cz

Na Oleje.cz uveřejněno se souhlasem CS-Marketing spol. s r.o.

Zeptat se prodavače

Jméno: *
Příjmení: *
Váš e-mail: *
Předmět dotazu:
Dotaz: *

Položky označené * je nutné vyplnit.

Doporučit produkt

Vaše jméno: *
E-mail příjemce: *
Předmět e-mailu:
Začátek e-mailu:
Vaše poznámka:

Položky označené * je nutné vyplnit.